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电力系统中谐波产生的原因?

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  电网谐波主要由发电设备(电源端)、输配电设备以及电力系统非线性负载等三个方面引起的。

  发电机的三相绕组在制作上很难做到绝对对称,由于制作工艺影响,其铁心也很难做到绝对的均匀一致,加上发电机的稳定性等其他一些原因,会产生一些谐波,但一般来说相对较少。

  电力变压器是输配电过程中主要的谐波来源,由于变压器的设计需要考虑经济性,其铁心的磁化曲线处于非线性的饱和状态,使得工作时的磁化电流为尖顶型的波形,因而产生奇次谐波。

  较高的变压器铁心饱和程度使得其工作点偏离了线性曲线,产生了较大的谐波电流,其奇次谐波电流的比例可以达到变压器额定电流的0.5%以上。

  1、整流晶闸管设备。由于整流晶闸管广泛应用在开关电源、机电控制、变压器配件公司充电装置等许多方面,给电网带来了相当多的谐波。据统计,由整流设备引起的谐波将近达到全部谐波的40%,是谐波的一个主要来源。

  2、变频设备。电动机、电梯、水泵、风机等机电设备中常用的变频设备,变压器配件公司因为大部分是相位控制,其谐波成分比较复杂,除了整数次的谐波成分外,还含有一定分数次的谐波成分,变频设备的功率一般较大,其广泛应用对电网造成的谐波也越来越多。

  3、气体放电类电光源。气体放电类电光源如高压钠灯、高压汞灯、荧光灯以及金属卤化物灯等,其伏安特性的非线性相当严重,有的电光源还具有负伏安特性,这些都会给输电网带来奇次谐波成分。

  4、家用电器设备。在空调器、冰箱、洗衣机、电风扇等含有绕组的用电设备中,由于不平衡电流的变化也能使电源波形发生改变。另外,计算机、电视机、温控炊具、调光灯具等,因其具有一定的调压整流功能,也会产生高次的奇次谐波成分。这些家用电器设备也成为谐波的一个主要来源。

  发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称,铁心也很难做到绝对均匀一致和其他一些原因,发电源多少也会产生一些谐波,但一般来说很少。

  输配电系统中主要是电力变压器产生谐波,由于变压器铁心的饱和,磁化曲线的非线性,加上设计变压器时考虑经济性,其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上,这样就使得磁化电流呈尖顶波形,因而含有奇次谐波。它的大小与磁路的结构形式、铁心的饱和程度有关。铁心的饱和程度越高,变压器工作点偏离线性越远,谐波电流也就越大,其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。

  晶闸管整流设备。变压器配件公司由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用,给电网造成了大量的谐波。我们知道,晶闸管整流装置采用移相控制,从电网吸收的是缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波,显然在留下部分中含有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路,在接感性负载时则含有奇次谐波电流,其中3次谐波的含量可达基波的30%;接容性负载时则含有奇次谐波电压,其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器,变压器原边及供电线次及以上奇次谐波电流;如果是12脉冲整流器,也还有11次及以上奇次谐波电流。经统计表明:由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%,这是最大的谐波源。

  变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用了相位控制,谐波成份很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。

  电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料,使得燃烧不稳定,引起三相负荷不平衡,产生谐波电流,经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2 7次的谐波,平均可达基波的8% 20%,最大可达45%。

  气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分析与测量这类电光源的伏安特性,可知其非线性十分严重,有的还含有负的伏安特性,它们会给电网造成奇次谐波电流。

  家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等,因具有调压整流装置,会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电风扇、空调器等有绕组的设备中,因不平衡电流的变化也能使波形改变。这些家用电器虽然功率较小,但数量巨大,也是谐波的主要来源之一。

  展开全部主要是变频、整流设备在工作中会产生谐波。谐波的影响如下:1、变压器

  对变压器而言,谐波电流可导致铜损和杂散损增加,谐波电压则会增加铁损。与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较,谐波对变压器的整体影响是温升较高。须注意的是; 这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升,进而导致变压器的基波负载容量下降。而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时,应考虑足够的降载因数,以确保变压器温升在允许的范围内。还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(仟瓦小时)反应在电费上,而且谐波也会导致变压器噪声增加。

  在导体中非正弦波电流产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相较,则非正弦波有较高的热量。该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的,而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。这两种效应如同增加导体交流电阻,进而导致I2RAC损耗增加。

  谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。这些额外损失将导致电动机效率降低,并影响转矩。当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时,其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。例如: 造纸业、人造纤维纺织业、塑料薄膜行业和一些金属加工业。

  对于旋转电机设备,与正弦磁化相比,谐波会增加噪音量。像五次和七次这种谐波源,在发电机或电动机负载系统上,可产生六次谐波频率的机械振荡。机械振荡是由振动的扭矩引起的,而扭矩的振荡则是由谐波电流和基波频率磁场所造成,如果机械谐振频率与电气励磁频率重合,会发生共振进而产生很高的机械应力,导致机械损坏的危险。

  电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感,这种设备常常须靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步运行。电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。控制系统对这两点(电压过零点与电压位置点)的判断错误可导致控制系统失控。而电力与通讯线路之间的感性或容性耦合亦可能造成对通讯设备的干扰。

  计算器和一些其它电子设备,如可编过程控制器(PLC),通常要求总谐波电压畸变率(THD)小于5%,且个别谐波电压畸变率低于3%,较高的畸变量可导致控制设备误动作,进而造成生产或运行中断,导致较大的经济损失。

  谐波电流也会引起开关之额外损失,并提高温升使承载基波电流能力降低。温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。低压断路器之固态跳脱装置,系根据电流峰值来动作,而此种型式之跳脱装置会因馈线供电给非线性负载而导致不正常跳闸。

  电容器与其它设备相较有很大区别,因其容性特点在系统共振情况下可显着的改变系统阻抗。电容器组之容抗随频率升高而降低,因此,电容器组起到放大谐波电流的作用,从而提高温升并增加绝缘材料的介质应力。频繁地切换非线性电磁组件会产生谐波电流如变压器,这些谐波电流将增加电容器的负担。应当注意的是熔丝通常不是用来当作电容器之过载保护。由谐波引起的发热和电压增加意味着电容器使用寿命的缩短。

  系统谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流,因此在电力系统中使用电容器组时,必需考量因素是系统产生谐振的可能性。

  展开全部什么是谐波?简单地说,电力系统把50赫兹的电压或者电流波,叫做基波,不是50Hz的电压、电流就是谐波。

  电网中有一些特殊的用电设备,比如:大功率整流器、中频炉、变频器、劣质节能灯,等等,这类设备的工作电流与电压不成正比,我们叫它们为非线性的负载。

  发电机发出的电能,本来是比较规整的50Hz的频率,但是如果遇到非线性设备在电网中,这一些设备工作时,就会产生谐波。比如单相整流器,就把50Hz的基波,“整”成具有100Hz、150Hz、200Hz……等等成分的信号,就出现了谐波。这种会产生谐波的设备,我们常常叫它“谐波源”。

  谐波的次数:谐波的频率与50Hz的比值,就是谐波的次数,比如:150Hz的,叫3次谐波,350Hz的,叫7次谐波,等等。

  电网中,奇次谐波较常见,最多的是3、5、7、9次。偶次谐波很少见。由于谐波次数越高(频率越高),谐波的衰减就越快,所以21次以上的谐波,在电网中很少,因此谐波的监测与治理,都不超过21次。

  谐波是电力系统中的一种能量污染,会导致电机发热产生故障、电力保护误动作、电脑通讯设备受干扰、……等等,其危害是很大的。

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